Различные способы представления алгоритмов

Способы представления алгоритмов

Любой исполнитель может понимать и исполнять алгоритм только в том случае, если он представлен в виде, понятном исполнителю. Любая форма представления алгоритма должна обеспечивать свойства алгоритма: дискретности, точности, понятности, результативности и массовости.

Существуют три основных способа представления алгоритмов.

1. Использование естественного языка.

В этом случае последовательность предложений языка описывает последовательность действий исполнителя, которым может быть в большинстве случаев только человек. Никаких специальных правил и требований к таким записям алгоритмов не предъявляется. Главное, что бы выполнялись требования, предъявляемые к алгоритмам, о которых говорилось выше. Иногда такая запись включает некоторые языковые конструкции известных алгоритмических языков или языков программирования.

2. Графически способ..

В графической форме алгоритм представляется в виде геометрических фигур. Обычно они связываются линиями, которые показывают последовательность исполнения отдельных шагов алгоритма. Существует несколько вариантов графического представления алгоритмов, но наиболее широкую известность получило представление в виде блок-схем. Метод блок-схем был разработан Фон Нейманом – одним из первых разработчиков вычислительных машин. В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, окончанию обработки и т.п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа.

Ниже приведены наиболее часто встречающиеся блочные символы.

3. Предопределенный процесс.

3. Использование алгоритмических языков.

Алгоритмический язык – это формальный язык, используемый для записи алгоритмов. Запись алгоритма на алгоритмическом языке является формализованной и подчиняется строгим требованиям синтаксиса используемого языка. В отличие от большинства языков программирования, алгоритмический язык не привязан к архитектуре компьютера, и не содержит деталей, связанных с его устройством.

Алгоритм на алгоритмическом языке в общем виде записывается в следующей форме:

алг название алгоритма (аргументы и результаты)

дано условия применимости алгоритма

надо цель выполнения алгоритма

нач описание промежуточных величин

| последовательность команд (тело алгоритма)

Кон

В записи алгоритма ключевые слова обычно подчёркиваются либо выделяются полужирным шрифтом. Для выделения логических блоков применяются отступы, а парные слова начала и конца блока соединяются вертикальной чертой.

Пример записи алгоритма вычисления суммы квадратов целых чисел:

алг Сумма квадратов (арг цел n, рез цел S)

дано n > 0

надо S = 1*1 + 2*2 + 3*3 + … + n*n

Источник

Алгоритмы и их свойства.

В IX ст. узбекский математик Мухаммед, уроженец Хорезма (по арабски “ аль-хорезме”), разработал правила выполнения четырех арифметических действий над числами в десятичной системе исчисления. Множество этих правил назвали алгоритмом (algorithmi — от латинского написания имени аль-хорезме), а потом словом “алгоритм” начали обозначать совокупность правил определенного вида, а не только правил выполнения арифметических действий.

Алгоритм— это упорядоченный законченный набор четко определенных правил для решения задач за конечное количество шагов.

Говоря об алгоритмах, необходимо рассмотреть источники их возникновения.

Первый источник — это практика, наша повседневная жизнь, которая предоставляет возможность, а иногда и требует получать алгоритмы путем описания действий из решения разных задач. Такие алгоритмы называются эмпирическими.

Второй источник — это наука. Из ее теоретических положений и установленных фактов могут быть выведены алгоритмы. Так, на основе теоретических законов можно построить алгоритмы для управления разными технологическими процессами.

Третьим источником являются разные комбинации и модификации уже имеющихся алгоритмов. Примерами алгоритмов являются правила приготавливания лекарства в аптеке, инструкции принятия лекарства, процесс лечения больного и т.п..

Свойства алгоритмов

Любой алгоритм должен иметь такие основные свойства:

Определенность. Алгоритм не должен содержать указаний, содержание которых может быть воспринято неоднозначно. Кроме того, после выполнения очередного указания алгоритма не должны возникать никаких разногласий относительного того, какое указание будет выполняться следующим. Иначе говоря, при выполнении алгоритма никогда не должна появляться потребность в принятии любых решений, которые непредусмотрены составителем алгоритма.

Массовость.Алгоритм составляется не для решения одной конкретной задачи, а для целого класса задач одного типа. В простом случае эта вариативность алгоритма обеспечивает возможность использования разных допустимых исходных данных.

Дискретность. Процесс, который описывается алгоритмом, должен быть разделен на последовательность отдельных действий. Описания, которые при этом возникают, представляют собой последовательность четко разделенных друг от друга указаний, которые образовывают дискретную структуру алгоритмического процесса — лишь выполнив требования одного указания, можно перейти к следующему.

Результативность– обязательное свойство алгоритмов. Её суть состоит в том, что при точном выполнении всех указаний алгоритма процесс принятия решения (получение результата) должен закончиться через конечное количество шагов и при этом должен быть получен ответ на поставленные в задачи вопросы.

Способы представления алгоритмов

Существует несколько способов представления алгоритмов: словесный, символический, графический.

Словесный способзаключается в описи алгоритма в терминах какого либо языка. Данный способ применяется редко, поскольку запись при этом довольно громоздкая и могут возникнуть противоречивые толкования алгоритма.

Символический способзаключается в записи алгоритма с помощью условных символов. Данный способ представления алгоритма делает запись алгоритма очень кратким, и не наглядным.

Графический способ– изображение алгоритма в виде структурной схемы, которая состоит из отдельных блоков. Этот способ представления алгоритма есть наиболее удобным и наглядным.

При представлении задачи графическим способом применяют такие основные виды блоков:

Блок в виде прямоугольника символизирует выполнение определенных указаний задачи. Стрелками обозначается направление хода выполнения условий задачи.

Блок в виде ромба символизирует проверку выполнения определенного утверждения с целью принятия решения о направлении хода дальнейшего выполнения условия задачи. Внутри блока описывается условие, которое требуется проверить. Возможные операции указываются на выходах — линиях, которые выходят из блока.

Начало и конец алгоритма изображаются в виде овальных блоков.

Если существует потребность свести несколько линий в одну, то используют соединительный круг.

При составлении структурной схемы алгоритма составитель должен придерживаться следующих правил, так называемых правил для составления структурной схемы алгоритма:

Любой алгоритм должен иметь начало и конец

Все блоки, кроме проверки условия, имеют только один выход.

Все блоки алгоритма имеют не больше одного входа.

Линии алгоритма не могут разветвляться.

Типы алгоритмов и их структурные схемы

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник

Алгоритмы

Алгоритмы. Способы записи алгоритмов

Выделяют три наиболее распространенные на практике способа записи алгоритмов:

• словесный (запись на естественном языке);
• графический (запись с использованием графических символов);
• программный (тексты на языках программирования).

Словесный способ записи алгоритмов

Словесный способ – способ записи алгоритма на естественном языке. Данный способ очень удобен, если нужно приближенно описать суть алгоритма. Однако при словесном описании не всегда удается ясно и точно выразить логику действий.

В качестве примера словесного способа записи алгоритма рассмотрим алгоритм нахождения площади прямоугольника

где S – площадь прямоугольника; а, b – длины его сторон.

Очевидно, что a, b должны быть заданы заранее, иначе задачу решить невозможно.

Словестный способ записи алгоритма выглядит так:

• Начало алгоритма.
• Задать численное значение стороны a.
• Задать численное значение стороны b.
• Вычислить площадь S прямоугольника по формуле S=a*b.
• Вывести результат вычислений.
• Конец алгоритма.

Графический способ описания алгоритмов

Для более наглядного представления алгоритма используется графический способ. Существует несколько способов графического описания алгоритмов. Наиболее широко используемым на практике графическим описанием алгоритмов является использование блок-схем. Несомненное достоинство блок схем – наглядность и простота записи алгоритма.

Каждому действию алгоритма соответствует геометрическая фигура (блочный символ). Перечень наиболее часто употребляемых символов приведен в таблице:

Название символа	Обозначение и пример заполнения	Пояснения
Пуск-останов		Начало, завершение алгоритма или подпрограммы
Ввод-вывод данных		Ввод исходных данных или вывод результатов
Процесс		Внутри прямоугольника записывается действие, например, расчетная формула
Решение	b» width=»219″ height=»65″/>	Проверка условия, в зависимости от которого меняется направление выполнения алгоритма
Модификация		Организация цикла
Предопределенный процесс		Использование ранее созданных подпрограмм
Комментарий		Пояснения

• блок Процесс обозначает вычислительный процесс и применяется для обозначения действия или последовательности действий, изменяющих значения переменных или данных

• блок Решение обозначает проверку условия

Если условие выполняется, то есть a>b, то следующим выполняется действие по стрелке «Да». Если условие не выполняется, то осуществляется переход по стрелке «Нет».

• блок Модификация используется для организации циклических (повторяющихся) действий.

• блок Предопределенный процесс используется для указания обращений к ранее созданным алгоритмам и программам, в том числе и библиотечным подпрограммам.

• блок Ввод-Вывод. При решении задачи на компьютере ввод исходных данных может осуществляться различными способами, например, с клавиатуры, с жесткого диска, с флэш-карты т. д. Задание численных значений исходных данных называется вводом, а отображение результатов расчета на экране монитора или с помощью принтера на бумаге – выводом. Если ввод-вывод не привязан к конкретному устройству, то обозначается параллелограммом. Если необходимо указать конкретное устройство ввода или вывода, то используются специальные геометрические фигуры.

устройство ввода или вывода	дисплей	магнитный диск

В качестве примера графического способа описания алгоритмов с помощью блок-схем запишем алгоритм нахождения площади прямоугольника:

Внутри каждого блока записывается соответствующее действие. Последовательность выполнения задается соединительной линией со стрелочкой.

Последовательность выполнения сверху вниз и слева направо принята за основную.

Если в алгоритме не нарушается основная последовательность, то стрелочки можно не указывать. В остальных случаях последовательность выполнения блоков обозначается стрелочкой обязательно. В нашем примере основная последовательность выполнения – сверху вниз.

Программный способ записи алгоритмов

Способ записи алгоритмов с помощью блок-схем нагляден и точен для понимания сути алгоритма, тем не менее, алгоритм предназначен для исполнения на компьютере, а язык блок-схем компьютер не воспринимает. Поэтому алгоритм должен быть записан на языке, понятном компьютеру с абсолютно точной и однозначной записью команд.

Таким образом, алгоритм должен быть записан на каком-то промежуточном языке, с точными и однозначными правилами и отличном от естественного языка и языка блок-схем, но понятном компьютеру. Такой язык принято называть языком программирования.

Программный способ записи алгоритма – это запись алгоритма на языке программирования, позволяющем на основе строго определенных правил формировать последовательность предписаний, однозначно отражающих смысл и содержание алгоритма, с целью его последующего исполнения на компьютере.

Запись алгоритма на языке программирования называется компьютерной программой.

Источник